สารอะไรที่เรียกว่าอสัณฐาน? สารานุกรมโรงเรียน

ของแข็งทั้งหมดไม่ใช่คริสตัล มีร่างกายอสัณฐานมากมาย

ร่างกายอสัณฐานไม่มี คำสั่งที่เข้มงวดในการจัดเรียงอะตอม เฉพาะอะตอมข้างเคียงที่ใกล้ที่สุดเท่านั้นที่อยู่ในลำดับบางอย่าง แต่ไม่มีทิศทางที่เข้มงวดในทุกทิศทางขององค์ประกอบโครงสร้างเดียวกัน ซึ่งเป็นลักษณะของผลึกในตัวอสัณฐาน

บ่อยครั้งสารเดียวกันนี้สามารถพบได้ทั้งในสถานะผลึกและอสัณฐาน ตัวอย่างเช่น ควอตซ์ SiO2 อาจอยู่ในรูปแบบผลึกหรือรูปแบบอสัณฐาน (ซิลิกา) รูปแบบผลึกของควอตซ์สามารถแสดงแผนผังเป็นโครงตาข่ายของ รูปหกเหลี่ยมปกติ- โครงสร้างอสัณฐานของควอตซ์ก็มีรูปแบบคล้ายขัดแตะเช่นกัน รูปร่างไม่สม่ำเสมอ- นอกจากรูปหกเหลี่ยมแล้ว ยังมีรูปห้าเหลี่ยมและรูปเจ็ดเหลี่ยมด้วย

ในปี 1959 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษดี. เบอร์นัล เป็นผู้ดำเนินการ การทดลองที่น่าสนใจ: เขาหยิบลูกบอลดินน้ำมันขนาดเล็กที่มีขนาดเท่ากันหลายลูกมารีดด้วยผงชอล์กแล้วอัดให้เป็นลูกบอลขนาดใหญ่ เป็นผลให้ลูกบอลถูกเปลี่ยนรูปเป็นรูปทรงหลายเหลี่ยม ปรากฎว่าในกรณีนี้มีการสร้างใบหน้าห้าเหลี่ยมเป็นส่วนใหญ่ และรูปทรงหลายเหลี่ยมมีใบหน้าโดยเฉลี่ย 13.3 ใบหน้า เลยมีออเดอร์เข้ามา. สารอสัณฐานโอ้ มีแน่นอน

วัตถุอสัณฐาน ได้แก่ แก้ว เรซิน ขัดสน ลูกอมน้ำตาล ฯลฯ ต่างจากสารที่เป็นผลึก สารอสัณฐานนั้นมีไอโซโทรปิก นั่นคือคุณสมบัติทางกล แสง ไฟฟ้าและอื่น ๆ ไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทาง วัตถุอสัณฐานไม่มีจุดหลอมเหลวคงที่: การหลอมเหลวเกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด การเปลี่ยนผ่านของสารอสัณฐานจากสถานะของแข็งเป็นของเหลวไม่ได้มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติอย่างกะทันหัน แบบจำลองทางกายภาพสถานะอสัณฐานยังไม่ได้ถูกสร้างขึ้น

ร่างกายอสัณฐานครอบครองตำแหน่งกลางระหว่างของแข็งผลึกและของเหลว อะตอมหรือโมเลกุลของพวกมันถูกจัดเรียงตามลำดับสัมพันธ์ ทำความเข้าใจกับโครงสร้าง ของแข็ง(ผลึกและอสัณฐาน) ให้คุณสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติตามที่กำหนดได้

ที่ อิทธิพลภายนอกวัตถุอสัณฐานมีทั้งคุณสมบัติยืดหยุ่น เช่น ของแข็ง และของเหลว เช่น ของเหลว ดังนั้นภายใต้ผลกระทบระยะสั้น (ผลกระทบ) พวกมันจะมีพฤติกรรมเหมือนวัตถุแข็งและแตกออกเป็นชิ้น ๆ ภายใต้แรงกระแทกที่รุนแรง แต่ที่มาก การรับสัมผัสเชื้อติดต่อกันเป็นเวลานานร่างกายอสัณฐานไหล มาดูเรซินที่วางอยู่บนพื้นผิวเรียบกัน เรซินจะค่อยๆ กระจายไปทั่ว และยิ่งอุณหภูมิของเรซินสูงขึ้นเท่าไร สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเร็วขึ้นเท่านั้น

ร่างกายอสัณฐานที่ อุณหภูมิต่ำคุณสมบัติของมันคล้ายกับของแข็ง พวกมันแทบไม่มีความลื่นไหลเลย แต่เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น พวกมันจะค่อยๆ อ่อนตัวลง และคุณสมบัติของพวกมันจะเข้าใกล้คุณสมบัติของของเหลวมากขึ้นเรื่อยๆ สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การกระโดดของอะตอมจากตำแหน่งหนึ่งไปอีกตำแหน่งหนึ่งจะค่อยๆ บ่อยขึ้น วัตถุอสัณฐานไม่มีอุณหภูมิร่างกายจำเพาะซึ่งต่างจากวัตถุที่เป็นผลึก

เมื่อระบายความร้อน สารของเหลวการตกผลึกไม่ได้เกิดขึ้นเสมอไป ภายใต้เงื่อนไขบางประการ สถานะของแข็งอสัณฐาน (คล้ายแก้ว) ที่ไม่สมดุลสามารถเกิดขึ้นได้ ในสภาพที่เป็นแก้วก็สามารถเป็นได้ สารง่ายๆ(คาร์บอน, ฟอสฟอรัส, สารหนู, ซัลเฟอร์, ซีลีเนียม), ออกไซด์ (เช่น โบรอน, ซิลิคอน, ฟอสฟอรัส), เฮไลด์, คาลโคเจนไนด์, โพลีเมอร์อินทรีย์หลายชนิด ในสถานะนี้ สารสามารถคงตัวได้เป็นระยะเวลานาน เป็นต้น อายุของแก้วภูเขาไฟบางชนิดคำนวณเป็นเวลาหลายล้านปี ทางกายภาพและ คุณสมบัติทางเคมีสารที่อยู่ในสถานะอสัณฐานเหมือนแก้วอาจแตกต่างกันไปจากคุณสมบัติอย่างมีนัยสำคัญ สารผลึก- ตัวอย่างเช่น เจอร์เมเนียมไดออกไซด์คล้ายแก้วมีฤทธิ์ทางเคมีมากกว่าผลึก ความแตกต่างในคุณสมบัติของสถานะอสัณฐานของของเหลวและของแข็งนั้นถูกกำหนดโดยธรรมชาติ การเคลื่อนไหวด้วยความร้อนอนุภาค: ในสถานะอสัณฐาน อนุภาคสามารถสั่นสะเทือนและเท่านั้น การเคลื่อนไหวแบบหมุนแต่ไม่สามารถเคลื่อนผ่านสารได้

ภายใต้อิทธิพลของแรงทางกลหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ วัตถุอสัณฐานสามารถตกผลึกได้ ปฏิกิริยาสารที่อยู่ในสถานะอสัณฐานจะสูงกว่าในสถานะผลึกอย่างมีนัยสำคัญ ป้ายหลักอสัณฐาน (จากภาษากรีก "amorphos" - ไม่มีรูปแบบ) สถานะของสสาร - การไม่มีตาข่ายอะตอมหรือโมเลกุลนั่นคือช่วงเวลาสามมิติของลักษณะโครงสร้างของสถานะผลึก

มีสารที่สามารถมีอยู่ได้เฉพาะในรูปของแข็งในสถานะสัณฐานเท่านั้น นี่หมายถึงโพลีเมอร์ที่มีลำดับหน่วยไม่ปกติ

นอกจากของแข็งที่เป็นผลึกแล้ว ยังพบของแข็งอสัณฐานอีกด้วย ร่างกายอสัณฐานไม่เหมือนคริสตัลไม่มีลำดับที่เข้มงวดในการจัดเรียงอะตอม เฉพาะอะตอมที่ใกล้ที่สุด - เพื่อนบ้าน - เท่านั้นที่ถูกจัดเรียงตามลำดับ แต่

ไม่มีความสามารถในการทำซ้ำอย่างเข้มงวดในทุกทิศทางขององค์ประกอบโครงสร้างเดียวกันซึ่งเป็นลักษณะของผลึกในวัตถุอสัณฐาน

บ่อยครั้งสารเดียวกันนี้สามารถพบได้ทั้งในสถานะผลึกและอสัณฐาน ตัวอย่างเช่น ควอตซ์สามารถอยู่ในรูปแบบผลึกหรืออสัณฐาน (ซิลิกา) รูปแบบผลึกของควอตซ์สามารถแสดงเป็นแผนผังเป็นรูปหกเหลี่ยมปกติได้ (รูปที่ 77, a) โครงสร้างอสัณฐานของควอตซ์ยังมีลักษณะของโครงตาข่าย แต่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ นอกจากรูปหกเหลี่ยมแล้ว ยังมีรูปห้าเหลี่ยมและรูปเจ็ดเหลี่ยมด้วย (รูปที่ 77, b)

คุณสมบัติของวัตถุอสัณฐานวัตถุอสัณฐานทั้งหมดเป็นแบบไอโซโทรปิก: พวกมัน คุณสมบัติทางกายภาพเหมือนกันทุกทิศทุกทาง รูปร่างอสัณฐาน ได้แก่ แก้ว พลาสติกหลายชนิด เรซิน ขัดสน ลูกอมน้ำตาล ฯลฯ

ภายใต้อิทธิพลภายนอก วัตถุอสัณฐานจะแสดงทั้งคุณสมบัติยืดหยุ่น เช่น ของแข็ง และของเหลว เช่น ของเหลว ภายใต้ผลกระทบระยะสั้น (ผลกระทบ) พวกมันจะมีพฤติกรรมเหมือนร่างกายที่แข็งแกร่งและแตกออกเป็นชิ้น ๆ เมื่อได้รับแรงกระแทกอย่างรุนแรง แต่เมื่อเปิดรับแสงนานมาก วัตถุอสัณฐานจะไหล ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนของเรซินจะค่อยๆ กระจายไปทั่วพื้นผิวแข็ง อะตอมหรือโมเลกุลของวัตถุอสัณฐาน เช่น โมเลกุลของเหลว มี เวลาที่แน่นอน“ชีวิตประจำที่” คือช่วงเวลาของการแกว่งไปมารอบตำแหน่งสมดุล แต่ต่างจากของเหลวตรงที่ครั้งนี้ยาวนานมาก ในแง่นี้วัตถุอสัณฐานจะอยู่ใกล้กับวัตถุที่เป็นผลึกเนื่องจากการกระโดดของอะตอมจากตำแหน่งสมดุลหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งนั้นแทบจะไม่เกิดขึ้นเลย

ที่อุณหภูมิต่ำ วัตถุอสัณฐานมีลักษณะคล้ายกับของแข็งในคุณสมบัติของมัน พวกมันแทบไม่มีความลื่นไหลเลย แต่เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น พวกมันจะค่อยๆ อ่อนตัวลง และคุณสมบัติของพวกมันจะเข้าใกล้คุณสมบัติของของเหลวมากขึ้นเรื่อยๆ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น การกระโดดของอะตอมจากตำแหน่งหนึ่งจะค่อยๆ บ่อยขึ้น

สมดุลไปอีก ไม่มีจุดหลอมเหลวที่เฉพาะเจาะจงสำหรับวัตถุอสัณฐาน ซึ่งแตกต่างจากวัตถุที่เป็นผลึก

ฟิสิกส์สถานะของแข็งคุณสมบัติทั้งหมดของของแข็ง (ผลึกและอสัณฐาน) สามารถอธิบายได้บนพื้นฐานของความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างอะตอม-โมเลกุล และกฎการเคลื่อนที่ของโมเลกุล อะตอม ไอออน และอิเล็กตรอนที่ประกอบเป็นของแข็ง การศึกษาคุณสมบัติของของแข็งจะนำมารวมกันเป็น พื้นที่ขนาดใหญ่ ฟิสิกส์สมัยใหม่- ฟิสิกส์สถานะของแข็ง การพัฒนาฟิสิกส์สถานะของแข็งถูกกระตุ้นโดยความต้องการของเทคโนโลยีเป็นหลัก นักฟิสิกส์ประมาณครึ่งหนึ่งของโลกทำงานด้านฟิสิกส์สถานะของแข็ง แน่นอนว่าความสำเร็จในด้านนี้เป็นสิ่งที่คิดไม่ถึงหากไม่มี ความรู้เชิงลึกฟิสิกส์สาขาอื่นๆ ทั้งหมด

1. ต่างกันอย่างไร? ร่างกายที่เป็นผลึกจากอสัณฐาน? 2. แอนไอโซโทรปีคืออะไร? 3. ยกตัวอย่างวัตถุชนิดโมโนคริสตัลไลน์ โพลีคริสตัลไลน์ และวัตถุอสัณฐาน 4. การเคลื่อนของขอบแตกต่างจากการเคลื่อนของสกรูอย่างไร

ร่างกายอสัณฐาน(กรีกอมอร์ฟอส - ไม่มีรูปแบบ) - วัตถุที่อนุภาคที่เป็นส่วนประกอบเบื้องต้น (อะตอม, ไอออน, โมเลกุล, เชิงซ้อนของพวกมัน) ตั้งอยู่แบบสุ่มในอวกาศ เพื่อแยกแยะวัตถุอสัณฐานจากวัตถุที่เป็นผลึก (ดูคริสตัล) จะใช้การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (ดู) เนื้อผลึกบนรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ให้รูปแบบการเลี้ยวเบนที่ชัดเจนและกำหนดไว้ในรูปแบบของวงแหวน เส้น จุด ในขณะที่วัตถุอสัณฐานให้ภาพที่พร่ามัวและไม่สม่ำเสมอ

ร่างกายอสัณฐานก็มี คุณสมบัติดังต่อไปนี้: 1) นิ้ว สภาวะปกติไอโซโทรปิกนั่นคือคุณสมบัติของพวกมัน (เครื่องกล, ไฟฟ้า, เคมี, ความร้อน ฯลฯ ) เหมือนกันในทุกทิศทาง 2) ไม่มีจุดหลอมเหลวที่แน่นอน และเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ร่างกายอสัณฐานส่วนใหญ่ จะค่อยๆ อ่อนลง และกลายเป็นสถานะของเหลว ดังนั้นวัตถุอสัณฐานจึงถือได้ว่าเป็นของเหลวที่มีความเย็นยิ่งยวดซึ่งไม่มีเวลาตกผลึกเนื่องจากความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (ดู) เนื่องจากแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลแต่ละโมเลกุลเพิ่มขึ้น สารหลายชนิดอาจอยู่ในสถานะอสัณฐาน ขั้นกลาง หรือเป็นผลึก (โปรตีน ซัลเฟอร์ ซิลิกา และอื่นๆ) ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต อย่างไรก็ตาม มีสารบางชนิดที่มีอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งเหล่านี้เกือบทั้งหมด ดังนั้นโลหะและเกลือส่วนใหญ่จึงมีสถานะเป็นผลึก

วัสดุอสัณฐานแพร่หลาย (แก้ว เรซินธรรมชาติและเรซินเทียม ยาง และอื่นๆ) เทียม วัสดุโพลีเมอร์ซึ่งเป็นร่างกายอสัณฐานเช่นกัน ได้กลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในด้านเทคโนโลยี ชีวิตประจำวัน และการแพทย์ (สารเคลือบเงา สี พลาสติกสำหรับขาเทียม ฟิล์มโพลีเมอร์ต่างๆ)

ในธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต ร่างกายอสัณฐานประกอบด้วยไซโตพลาสซึมและส่วนใหญ่ องค์ประกอบโครงสร้างเซลล์และเนื้อเยื่อประกอบด้วยไบโอโพลีเมอร์ - โมเลกุลขนาดใหญ่สายยาว: โปรตีน กรดนิวคลีอิก,ไขมัน,คาร์โบไฮเดรต. โมเลกุลของโพลีเมอร์ชีวภาพมีปฏิกิริยาต่อกันได้ง่าย โดยทำให้เกิดมวลรวม (ดูการรวมตัว) หรือการจับตัวเป็นฝูง (ดูการรวมตัว) ร่างกายอสัณฐานยังพบได้ในเซลล์ในรูปแบบของการรวมและสารสำรอง (แป้ง, ไขมัน)

คุณสมบัติของโพลีเมอร์ที่ประกอบเป็นวัตถุอสัณฐานของวัตถุทางชีวภาพคือการมีขอบเขตแคบ ๆ ของโซนเคมีกายภาพในสถานะที่สามารถพลิกกลับได้เป็นต้น เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเหนืออุณหภูมิวิกฤติ โครงสร้างและคุณสมบัติของมันจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างถาวร (การแข็งตัวของโปรตีน)

ร่างกายอสัณฐาน ก่อตัวอยู่ใกล้ๆโพลีเมอร์เทียมขึ้นอยู่กับอุณหภูมิสามารถอยู่ในสามสถานะ: คล้ายแก้ว, ยืดหยุ่นสูงและของเหลว (ของเหลวหนืด)

เซลล์ของสิ่งมีชีวิตมีลักษณะการเปลี่ยนจากของเหลวเป็นสถานะยืดหยุ่นสูงที่อุณหภูมิคงที่เช่นการหดตัวของลิ่มเลือดการหดตัวของกล้ามเนื้อ (ดู) ใน ระบบชีวภาพร่างกายอสัณฐานเล่น บทบาทชี้ขาดในการรักษาไซโตพลาสซึมเอาไว้ รัฐนิ่ง- บทบาทของวัตถุอสัณฐานในการรักษารูปร่างและความแข็งแรงของวัตถุทางชีวภาพเป็นสิ่งสำคัญ: เปลือกเซลลูโลส เซลล์พืช,เปลือกของสปอร์และแบคทีเรีย,หนังสัตว์และอื่นๆ

บรรณานุกรม: Bresler S. E. และ Yerusalimsky B. L. ฟิสิกส์และเคมีของโมเลกุลขนาดใหญ่, M.-L. , 1965; Kitaygorodsky A.I. การวิเคราะห์โครงสร้างเอ็กซ์เรย์ของวัตถุผลึกละเอียดและอสัณฐาน, M.-L., 1952; อาคา ระเบียบและความไม่เป็นระเบียบในโลกของอะตอม, M. , 1966; Kobeko P. P. สารอสัณฐาน, M.-L., 1952; เซโลว์ อาร์. และพอลลาร์ด อี. ชีวฟิสิกส์ระดับโมเลกุล, ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ ม. 2507

ต่างจากของแข็งที่เป็นผลึก ไม่มีคำสั่งที่เข้มงวดในการจัดเรียงอนุภาคในของแข็งอสัณฐาน

แม้ว่าของแข็งอสัณฐานจะสามารถรักษารูปร่างได้ ตาข่ายคริสตัลพวกเขาไม่มี รูปแบบบางอย่างสังเกตได้เฉพาะกับโมเลกุลและอะตอมที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียงเท่านั้น คำสั่งนี้เรียกว่า ปิดรับออเดอร์ - ไม่เกิดซ้ำในทุกทิศทางและไม่ได้จัดเก็บไว้ ระยะทางไกลเหมือนวัตถุที่เป็นผลึก

ตัวอย่างของวัตถุอสัณฐาน เช่น แก้ว อำพัน เรซินเทียม ขี้ผึ้ง พาราฟิน ดินน้ำมัน ฯลฯ

คุณสมบัติของวัตถุอสัณฐาน

อะตอมในวัตถุอสัณฐานสั่นสะเทือนรอบจุดที่อยู่แบบสุ่ม ดังนั้นโครงสร้างของวัตถุเหล่านี้จึงมีลักษณะคล้ายกับโครงสร้างของของเหลว แต่อนุภาคในนั้นเคลื่อนที่ได้น้อยกว่า เวลาที่พวกมันแกว่งไปรอบตำแหน่งสมดุลนั้นนานกว่าในของเหลว การกระโดดของอะตอมไปยังตำแหน่งอื่นก็เกิดขึ้นน้อยกว่ามากเช่นกัน

ของแข็งผลึกมีพฤติกรรมอย่างไรเมื่อถูกความร้อน? พวกเขาเริ่มละลายในระดับหนึ่ง จุดหลอมเหลว- และในบางครั้งพวกเขาก็อยู่ในสถานะของแข็งและ สถานะของเหลวจนกระทั่งสารทั้งหมดละลาย

ในร่างกายอสัณฐาน อุณหภูมิที่แน่นอนไม่มีการละลาย - เมื่อถูกความร้อนพวกมันจะไม่ละลาย แต่จะค่อยๆนิ่มลง

วางดินน้ำมันไว้ใกล้กับอุปกรณ์ทำความร้อน สักพักก็จะนุ่มขึ้น สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นทันที แต่เกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาหนึ่ง

เนื่องจากคุณสมบัติของวัตถุอสัณฐานมีความคล้ายคลึงกับคุณสมบัติของของเหลว จึงถือเป็นของเหลวที่มีความเย็นยิ่งยวดซึ่งมีความหนืดสูงมาก (ของเหลวแช่แข็ง) ภายใต้สภาวะปกติพวกมันไม่สามารถไหลได้ แต่เมื่อถูกความร้อน การกระโดดของอะตอมจะเกิดขึ้นบ่อยขึ้น ความหนืดลดลง และวัตถุอสัณฐานจะค่อยๆ อ่อนตัวลง ยิ่งอุณหภูมิสูง ความหนืดก็จะยิ่งลดลง และร่างกายอสัณฐานจะค่อยๆ กลายเป็นของเหลว

กระจกธรรมดาคือวัตถุที่ไม่มีรูปร่างที่เป็นของแข็ง ได้จากการหลอมซิลิคอนออกไซด์ โซดา และมะนาว ด้วยการให้ความร้อนส่วนผสมที่ 1,400 o C จะได้มวลแก้วเหลว เมื่อระบายความร้อน แก้วเหลวไม่แข็งตัวเหมือนวัตถุที่เป็นผลึก แต่ยังคงเป็นของเหลว ความหนืดเพิ่มขึ้นและความลื่นไหลลดลง ภายใต้สภาวะปกติ ร่างกายจะดูเหมือนแข็งแรง แต่ในความเป็นจริงแล้ว มันเป็นของเหลวที่มีความหนืดและความลื่นไหลมหาศาล ต่ำมากจนแทบจะไม่สามารถแยกแยะได้ด้วยเครื่องมือที่มีความไวสูงที่สุด

สถานะอสัณฐานของสารไม่เสถียร เมื่อเวลาผ่านไป มันจะค่อยๆ เปลี่ยนจากสถานะอสัณฐานเป็นสถานะผลึก กระบวนการนี้ใน สารที่แตกต่างกันผ่านไปด้วย ด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน- เราเห็นอ้อยขนมปกคลุมไปด้วยผลึกน้ำตาล ใช้เวลาไม่มาก

และการที่คริสตัลจะก่อตัวในแก้วธรรมดานั้นต้องใช้เวลาอีกนาน ในระหว่างการตกผลึก แก้วจะสูญเสียความแข็งแรง ความโปร่งใส มีเมฆมาก และเปราะ

ไอโซโทรปีของวัตถุอสัณฐาน

ในของแข็งที่เป็นผลึก คุณสมบัติทางกายภาพจะแตกต่างกันไปในทิศทางที่ต่างกัน แต่ในวัตถุอสัณฐานจะเหมือนกันทุกทิศทาง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ไอโซโทรปี .

วัตถุอสัณฐานนำไฟฟ้าและความร้อนเท่ากันในทุกทิศทาง และหักเหแสงเท่ากัน เสียงยังเดินทางในวัตถุอสัณฐานอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทาง

คุณสมบัติของสารอสัณฐานถูกนำมาใช้ค่ะ เทคโนโลยีที่ทันสมัย. ดอกเบี้ยพิเศษทำให้เกิดโลหะผสมที่ไม่มี โครงสร้างคริสตัลและอยู่ในกลุ่มของแข็งอสัณฐาน พวกเขาถูกเรียกว่า แว่นตาโลหะ - คุณสมบัติทางกายภาพ ทางกล ไฟฟ้า และคุณสมบัติอื่นๆ แตกต่างจากโลหะทั่วไปในทางที่ดีขึ้น

ดังนั้นในทางการแพทย์พวกเขาจึงใช้โลหะผสมอสัณฐานซึ่งมีความแข็งแรงมากกว่าไทเทเนียม ใช้ทำสกรูหรือแผ่นยึดกระดูกที่หัก ต่างจากตัวยึดไทเทเนียม วัสดุนี้จะค่อยๆ สลายตัวและถูกแทนที่ด้วยวัสดุกระดูกเมื่อเวลาผ่านไป

โลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูงใช้ในการผลิตเครื่องมือตัดโลหะ อุปกรณ์ สปริง และชิ้นส่วนกลไก

โลหะผสมอสัณฐานที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กสูงได้รับการพัฒนาในญี่ปุ่น โดยการใช้มันในแกนหม้อแปลงแทนแผ่นเหล็กหม้อแปลงที่มีพื้นผิว การสูญเสียกระแสไหลวนสามารถลดลงได้ 20 เท่า

โลหะอสัณฐานได้ คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์- พวกเขาเรียกว่าวัสดุแห่งอนาคต

ของแข็งอสัณฐานในคุณสมบัติหลายประการและส่วนใหญ่อยู่ในโครงสร้างจุลภาค ควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นของเหลวที่มีความเย็นยิ่งยวดสูงโดยมีค่าสัมประสิทธิ์ความหนืดสูงมาก โครงสร้างของร่างกายดังกล่าวมีลักษณะเฉพาะด้วยลำดับระยะสั้นในการจัดเรียงอนุภาค สารเหล่านี้บางชนิดไม่สามารถตกผลึกได้เลย: ขี้ผึ้ง ขี้ผึ้งปิดผนึก เรซิน บางชนิดภายใต้ระบบการทำความเย็นบางอย่างจะก่อตัวเป็นโครงสร้างผลึก แต่ในกรณีนี้ ระบายความร้อนอย่างรวดเร็วความหนืดที่เพิ่มขึ้นจะช่วยป้องกันการสั่งซื้อในการจัดเรียงอนุภาค สารจะแข็งตัวก่อนกระบวนการตกผลึกเกิดขึ้น วัตถุดังกล่าวเรียกว่าแก้ว: แก้วน้ำแข็ง กระบวนการตกผลึกในสารดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้หลังจากการแข็งตัว (ความขุ่นของแก้ว) ของแข็งยังจัดอยู่ในประเภทสัณฐาน สารอินทรีย์: ยาง ไม้ หนังสัตว์ พลาสติก ขนสัตว์ ฝ้าย และเส้นใยไหม กระบวนการเปลี่ยนผ่านของสารดังกล่าวจากสถานะของเหลวไปเป็นสถานะของแข็งแสดงไว้ในรูปที่ 1 – เส้นโค้ง I.

วัตถุอสัณฐานไม่มีอุณหภูมิการแข็งตัว (ละลาย) บนกราฟ T = f(t) จะมีจุดเปลี่ยนเว้าซึ่งเรียกว่าอุณหภูมิอ่อนตัว การลดลงของอุณหภูมิทำให้ความหนืดเพิ่มขึ้นทีละน้อย ลักษณะของการเปลี่ยนผ่านนี้ไป สถานะของแข็งทำให้เกิดการขาดความร้อนจำเพาะของการหลอมเหลวในสารอสัณฐาน การเปลี่ยนผ่านแบบย้อนกลับเมื่อมีการให้ความร้อน การทำให้สถานะของเหลวอ่อนตัวลงอย่างราบรื่นจะเกิดขึ้น

ของแข็งที่เป็นผลึก

คุณลักษณะเฉพาะของโครงสร้างจุลภาคของคริสตัลคือระยะเชิงพื้นที่ของสนามไฟฟ้าภายในและการทำซ้ำในการจัดเรียงอนุภาคที่ก่อตัวเป็นผลึก - อะตอม ไอออน และโมเลกุล (ลำดับระยะยาว) อนุภาคสลับเข้ามา ในลำดับที่แน่นอนตามแนวเส้นตรงซึ่งเรียกว่าเส้นปม ในส่วนเรียบใดๆ ของคริสตัล ระบบเส้นที่ตัดกันสองระบบของเส้นดังกล่าวจะก่อตัวเป็นชุดของสี่เหลี่ยมด้านขนานที่เหมือนกันโดยสิ้นเชิง ซึ่งจะปกคลุมระนาบส่วนอย่างแน่นหนาโดยไม่มีช่องว่าง ในอวกาศ จุดตัดของระบบที่ไม่ใช่ระนาบเดียวกันสามระบบของเส้นดังกล่าวก่อให้เกิดตารางเชิงพื้นที่ที่แบ่งคริสตัลออกเป็นชุดของเส้นขนานที่เหมือนกันโดยสิ้นเชิง จุดตัดของเส้นที่สร้างโครงตาข่ายคริสตัลเรียกว่าโหนด ระยะห่างระหว่างโหนดตามทิศทางหนึ่งเรียกว่าการแปลหรือคาบขัดแตะ Parallelepiped ที่สร้างขึ้นจากการแปลที่ไม่ใช่ coplanar สามรายการเรียกว่าเซลล์หน่วยหรือความสามารถในการทำซ้ำของ Lattice Parallelepiped คุณสมบัติทางเรขาคณิตที่สำคัญที่สุดของโครงผลึกคือความสมมาตรในการจัดเรียงอนุภาคตามทิศทางและระนาบที่แน่นอน ด้วยเหตุนี้ แม้ว่าจะมีหลายวิธีในการเลือกเซลล์หน่วยสำหรับโครงสร้างผลึกที่กำหนด แต่ก็ถูกเลือกเพื่อให้ตรงกับความสมมาตรของโครงตาข่าย

เนื้อผลึกสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ผลึกเดี่ยวและโพลีคริสตัล สำหรับผลึกเดี่ยว จะสังเกตเห็นตาข่ายคริสตัลเดี่ยวทั่วทั้งร่างกาย และถึงแม้ว่า รูปร่างภายนอกผลึกเดี่ยวประเภทเดียวกันอาจแตกต่างกันได้ มุมระหว่างใบหน้าที่สอดคล้องกันจะเท่ากันเสมอ คุณลักษณะเฉพาะของผลึกเดี่ยวคือแอนไอโซโทรปีของคุณสมบัติทางกล ความร้อน ไฟฟ้า ทางแสง และอื่นๆ

ผลึกเดี่ยวมักพบในสภาพธรรมชาติตามธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น แร่ธาตุส่วนใหญ่เป็นคริสตัล มรกต ทับทิม ปัจจุบันเพื่อวัตถุประสงค์ในการผลิตผลึกเดี่ยวจำนวนมากได้รับการปลูกเทียมจากสารละลายและการหลอม - ทับทิม, เจอร์เมเนียม, ซิลิคอน, แกลเลียมอาร์เซไนด์

อันหนึ่งอันเดียวกัน องค์ประกอบทางเคมีสามารถสร้างโครงสร้างผลึกได้หลายแบบซึ่งมีรูปทรงเรขาคณิตต่างกัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าความหลากหลาย ตัวอย่างเช่นคาร์บอน - กราไฟท์และเพชร การปรับเปลี่ยนน้ำแข็งห้า ฯลฯ

ตามกฎแล้วคุณสมบัติด้านเหลี่ยมภายนอกและแอนไอโซโทรปีที่ถูกต้องจะไม่ปรากฏบนวัตถุที่เป็นผลึก เนื่องจากของแข็งที่เป็นผลึกมักจะประกอบด้วยผลึกขนาดเล็กที่เรียงตัวแบบสุ่มจำนวนมาก ของแข็งดังกล่าวเรียกว่าโพลีคริสตัลไลน์ นี่เป็นเพราะกลไกการตกผลึก: เมื่อบรรลุเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับกระบวนการนี้ ศูนย์การตกผลึกจะปรากฏขึ้นพร้อมกันในหลาย ๆ ที่ในระยะเริ่มต้น ผลึกที่เพิ่งเกิดใหม่นั้นตั้งอยู่และวางตัวสัมพันธ์กันแบบสุ่มโดยสมบูรณ์ ด้วยเหตุนี้ เมื่อสิ้นสุดกระบวนการ เราจึงได้ของแข็งในรูปของกลุ่มผลึกขนาดเล็กที่หลอมละลาย - ผลึก

จากมุมมองที่มีพลัง ความแตกต่างระหว่างของแข็งที่เป็นผลึกและของแข็งอสัณฐานจะมองเห็นได้ชัดเจนในกระบวนการแข็งตัวและการหลอมละลาย วัตถุที่เป็นผลึกมีจุดหลอมเหลว - อุณหภูมิที่สารมีอยู่อย่างเสถียรในสองเฟส - ของแข็งและของเหลว (รูปที่ เส้นโค้ง 2) การเปลี่ยนโมเลกุลของแข็งไปเป็นของเหลวหมายความว่าจะได้รับอิสระในการเคลื่อนที่ของการแปลเพิ่มเติมอีกสามระดับ ที่. หน่วยมวลของสารที่ T pl ในสถานะของเหลวจะมีพลังงานภายในมากกว่ามวลเดียวกันในสถานะของแข็ง นอกจากนี้ระยะห่างระหว่างอนุภาคยังเปลี่ยนแปลงไปอีกด้วย ดังนั้น โดยทั่วไป ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการแปลงมวลหน่วยของสารผลึกให้เป็นของเหลวจะเป็นดังนี้:

แล = (U f -U cr) + P (V f -V cr)

โดยที่ แล – ความร้อนจำเพาะการหลอมละลาย (การตกผลึก), (U l -U cr) – ความแตกต่าง พลังงานภายในเฟสของเหลวและผลึก P – ความดันภายนอก (V l -V cr) – ความแตกต่างในปริมาตรเฉพาะ ตามสมการของ Clapeyron-Clausius อุณหภูมิหลอมละลายขึ้นอยู่กับความดัน:

จะเห็นได้ว่าถ้า (V f -V cr)>0 แล้ว > 0 เช่น เมื่อความดันเพิ่มขึ้น จุดหลอมเหลวจะเพิ่มขึ้น หากปริมาตรของสารลดลงระหว่างการหลอมละลาย (V f -V cr)< 0 (вода, висмут), то рост давления приводит к понижению Т пл.

วัตถุอสัณฐานไม่มีความร้อนจากการหลอมรวม การให้ความร้อนทำให้อัตราการเคลื่อนที่ของความร้อนเพิ่มขึ้นทีละน้อยและความหนืดลดลง มีจุดเปลี่ยนบนกราฟกระบวนการ (รูปที่) ซึ่งเรียกตามอัตภาพว่าอุณหภูมิอ่อนตัว

คุณสมบัติทางความร้อนของของแข็ง

การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนในผลึกเนื่องจากอันตรกิริยาที่รุนแรงนั้นถูกจำกัดโดยการสั่นของอนุภาคที่อยู่ใกล้ส่วนต่างๆ ของโครงตาข่ายคริสตัลเท่านั้น แอมพลิจูดของการแกว่งเหล่านี้มักจะไม่ถึง 10 -11 ม. เช่น มีเพียง 5-7% ของคาบขัดแตะตามทิศทางที่สอดคล้องกัน ธรรมชาติของการแกว่งเหล่านี้มีความซับซ้อนมาก เนื่องจากถูกกำหนดโดยแรงปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคที่สั่นกับเพื่อนบ้านทั้งหมด

การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิหมายถึงการเพิ่มขึ้นของพลังงานในการเคลื่อนที่ของอนุภาค ซึ่งในทางกลับกันหมายถึงการเพิ่มขึ้นของแอมพลิจูดของการสั่นของอนุภาค และอธิบายการขยายตัวของของแข็งที่เป็นผลึกเมื่อถูกความร้อน

ลที = ล 0 (1 + αt 0),

ที่ไหน ลทีและ ล 0 – ขนาดเชิงเส้นของร่างกายที่อุณหภูมิ t 0 และ 0 0 C, α – สัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น สำหรับของแข็ง α อยู่ในลำดับ 10 -5 – 10 -6 K -1 ผลจากการขยายตัวเชิงเส้นทำให้ปริมาตรของร่างกายเพิ่มขึ้น:

V เสื้อ = V 0 (1 + βt 0)

โดยที่ β คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตร β = 3α ในกรณีของการขยายตัวแบบไอโซโทรปิก โครงสร้างโมโนคริสตัลไลน์ซึ่งเป็นแอนไอโซโทรปิกมีค่าα ที่แตกต่างกันสามค่า

แต่ละอนุภาคที่สั่นสะเทือนมีอิสระในการเคลื่อนที่แบบสั่นสามระดับ เมื่อพิจารณาว่านอกเหนือจากพลังงานจลน์แล้ว อนุภาคยังมีพลังงานศักย์อีกด้วย ควรกำหนดพลังงาน ε = kT ให้กับอนุภาคของวัตถุที่เป็นของแข็งอย่างอิสระหนึ่งระดับ ตอนนี้เราจะได้พลังงานภายในของโมล:

คุณ μ = 3N A kT = 3RT,

และสำหรับความจุความร้อนของฟันกราม:

เหล่านั้น. ความจุความร้อนโมลของวัตถุที่เป็นผลึกเชิงเคมีธรรมดาจะเท่ากันและไม่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ นี่คือกฎ Dulong-Petit

จากการทดลองพบว่ากฎข้อนี้ค่อนข้างดีโดยเริ่มจากอุณหภูมิห้อง ไอน์สไตน์และเดบายให้คำอธิบายสำหรับการเบี่ยงเบนไปจากกฎดูลอง-เปอตีต์ที่อุณหภูมิต่ำในทฤษฎีควอนตัมของความจุความร้อน พบว่าพลังงานต่อดีกรีอิสระไม่ใช่ค่าคงที่ แต่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความถี่ของการสั่น

คริสตัลที่แท้จริง ข้อบกพร่องในคริสตัล

คริสตัลจริงมีการละเมิดโครงสร้างในอุดมคติหลายประการ ซึ่งเรียกว่าข้อบกพร่องของคริสตัล:

ก) จุดบกพร่อง –

ข้อบกพร่อง Schottky (หน่วยว่างโดยอนุภาค);

ข้อบกพร่อง Frenkel (การกระจัดของอนุภาคจากโหนดไปยังปล้อง);

สิ่งเจือปน (แนะนำอะตอมแปลกปลอม);

b) การเคลื่อนเชิงเส้น - ขอบและสกรู เป็นท้องถิ่นไม่สม่ำเสมอ

มีสไตล์ในการจัดเรียงอนุภาค

เนื่องจากความไม่สมบูรณ์ของระนาบอะตอมแต่ละอัน

หรือเนื่องจากความผิดปกติในลำดับการพัฒนา

c) ระนาบ – ขอบเขตระหว่างผลึก แถวของการเคลื่อนที่เชิงเส้น